專利名稱：渦輪機(jī)端壁冷卻布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及渦輪機(jī)端壁。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，由于高溫和大的溫度梯度，可發(fā)生渦輪機(jī)端壁損壞。渦輪機(jī)端壁 可位于定子或轉(zhuǎn)子處，以及可位于渦輪機(jī)的內(nèi)徑或外徑處，且渦輪機(jī)端壁一般定向成使得 渦輪機(jī)翼型件沿徑向延伸遠(yuǎn)離端壁表面。在現(xiàn)場中經(jīng)歷的端壁損壞的類型包括但不限于端壁構(gòu)件的氧化、散裂、破裂、彎曲 和脫離。因此，已經(jīng)嘗試了各種方法來解決這個問題。大體上，這些方法采用了針對端壁表 面的冷卻加強(qiáng)、端壁內(nèi)的對流冷卻通道的建立和/或提供了具有低動量流的局部薄膜冷卻 的構(gòu)件的添加。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種翼型件，且該翼型件包括翼型件主體，翼型件主 體具有可在徑向端部之間延伸的壓力面和限定在其中的翼型件內(nèi)部中的流體路徑。壓力面 形成為進(jìn)一步限定了通道，可通過該通道沿周向方向遠(yuǎn)離壓力面將冷卻劑從翼型件內(nèi)部中 的流體路徑輸送出來。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種渦輪機(jī)，且該渦輪機(jī)包括端壁，該端壁包括表 面和可固定到該表面上的多個翼型件，表面的部分設(shè)置在相鄰翼型件的端部之間，各個翼 型件包括具有壓力面和限定在其中的翼型件內(nèi)部中的流體路徑的翼型件主體，壓力面形成 為限定了通道，可通過該通道將冷卻劑從翼型件內(nèi)部中的流體路徑輸送朝向表面部分中的一個。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種形成渦輪機(jī)的方法，且該方法包括制造多 個翼型件，該多個翼型件中的各個具有壓力面和限定在其中的翼型件內(nèi)部中的流體路徑； 將該多個翼型件固定到端壁上，該端壁包括可設(shè)置在翼型件的相鄰徑向端部之間的表面部 分；以及限定通過翼型件的壓力面的通道，可通過該通道將冷卻劑從翼型件內(nèi)部中的流體 路徑輸送朝向端壁的表面部分中的一個。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點和特征將變得更加顯而易見。


在說明書結(jié)論部分處的權(quán)利要求書中特別指出和明確要求保護(hù)被視為本發(fā)明的 主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點顯而易見，在附 圖中圖1是渦輪機(jī)翼型件和端壁的透視圖；圖2是離開圖1的渦輪機(jī)翼型件的冷卻劑流的徑向視圖；圖3是圖2的冷卻劑流的軸向視圖；以及
圖4是渦輪機(jī)翼型件和端壁的透視圖。作為實例，參照附圖，詳細(xì)描述闡述了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。部件列表10渦輪機(jī)20 平臺21 表面25表面部分30翼型件31 端部33吸力面34壓力面35 前緣36 后緣37 內(nèi)部40冷卻回路50 通道Dp周向方向Dd下游方向60流動線路70 圓角71內(nèi)側(cè)端部
具體實施例方式參照圖1，提供了渦輪機(jī)10。渦輪機(jī)10的一個區(qū)段包括端壁20和多個翼型件30。 端壁20包括表面21，各個翼型件30可固定到表面21上，其中表面21的部分25設(shè)置在相 鄰翼型件30對的端部31之間。各個翼型件30包括相對的吸力面33和壓力面34，吸力面 33和壓力面34在相應(yīng)的前緣35和后緣36處會合，以限定在翼型件內(nèi)部37中具有流體路 徑38的翼型件30形狀，冷卻回路40可通過翼型件內(nèi)部37而延伸。如眾所周知的那樣，吸 力面33 —般是凸的，而壓力面34 —般是凹的。另外，壓力面34形成為限定了通道50，或 者在一些實施例中，限定了一組通道50，可通過通道50將冷卻劑朝向表面部分25中的一 個輸送。根據(jù)各實施例，冷卻劑可為能夠從例如流體路徑38、冷卻回路40和/或翼型件30 的另一結(jié)構(gòu)中輸送出來的。將理解的是，表面部分25可限定為表面21的區(qū)域，由于可在渦輪機(jī)10的操作期 間出現(xiàn)的熱氣朝向端壁20的移動，該區(qū)域傾向于被相對高度地加熱。就此而言，表面部分 25大體設(shè)置在相鄰的翼型件30對的端部31之間，以及設(shè)置在下游位置處。各個通道50定位和定向成使得冷卻劑(包括例如來自冷卻回路40的冷卻空氣) 從通道50中排出，且被夾帶在通道橫流中。因此冷卻劑覆蓋表面部分25，且起使表面部分 25與熱氣的移動分離開的屏障的作用，并且因此降低了表面部分25處的溫度。而且，在通 道50從翼型件30的主區(qū)段內(nèi)起設(shè)置的情況下，冷卻劑從可直接通向冷卻回路38或40的翼型件30的位置中、且在比較低的應(yīng)力水平的區(qū)域處排出。另外，由于冷卻劑在葉片排喉 部的上游的軸向位置處排出，所以可行的是可從冷卻流中提取相對有用的功。仍然參照圖1，通道50大體限定在壓力面34中，與后緣36相比，更加靠近翼型件 30的前緣35。這樣，具有周向動量的、離開通道50的冷卻劑向下游流動，且仍然能夠覆蓋 表面部分25?？稍趫D2和3中看到這一點，在圖2和3中，冷卻劑流由流動線路60描述，流 動線路60分別沿周向方向Dp和下游方向Dd從它們對應(yīng)的通道50中出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的各實施例，且參照圖1和4，可將翼型件30和端壁20提供為渦輪機(jī) 10的轉(zhuǎn)子或定子的構(gòu)件，且可在渦輪機(jī)10的內(nèi)徑或外徑處提供翼型件30和端壁20。當(dāng)在 渦輪機(jī)10的轉(zhuǎn)子處和/或內(nèi)徑處提供端壁20時，表面21沿徑向面向外部。這里，通道50 定位在翼型件圓角70的外側(cè)，翼型件圓角70設(shè)置在翼型件30的徑向內(nèi)側(cè)端部31處。雖 然不需要，但是這種情況下的通道50還是定位成距徑向內(nèi)側(cè)端部31少于翼型件30的徑向 長度的約25%或50% (在一些情況下)。另一方面，如圖4所示，當(dāng)在渦輪機(jī)10的外徑處 提供端壁20時，端壁20的表面21沿徑向面向內(nèi)部，其中通道50定位成與上述描述相反。如圖1所示，壓力面34可形成為限定了多個通道50。在這種情況下，該多個通道 50可例如從前緣35起沿下游方向排列。在這種構(gòu)造的情況下，輸送到表面21的冷卻劑可 在表面21的更大的表面區(qū)域之上流過。可在圖2和3中看到這一點，在圖2和3中，流動 線路60在表面部分25以及在翼型件30的下游的表面21的部分之上流過。理解的是該多 個通道50可布置成各種形式，例如沿徑向方向延伸的排列，或者沿徑向方向和下游方向兩 者延伸的排列。通道50基本為管狀形狀，且從在翼型件30的內(nèi)部37中的流體路徑38延伸到壓 力面34。在一些情況下，通道50從冷卻回路40延伸到壓力面34。雖然其可形成為壓力面 的挖空區(qū)域，但是通道50的壁也可設(shè)有另外的構(gòu)件，以提高、降低或以別的方式修改冷卻 劑的流動特性。另外，為了確保從冷卻回路40中移除足夠的但不過量的冷卻劑量，理解的 是通道50可具有阻礙和/或有利于冷卻劑流動的不規(guī)則的截面形狀。通道50可應(yīng)用于新的葉片或?qū)~設(shè)計，或者通道50可用作用于現(xiàn)有構(gòu)件的修復(fù) 選擇。因而，提供了一種形成渦輪機(jī)10的方法，且該方法包括制造多個翼型件30，該多個 翼型件30中的各個具有壓力面34和限定在其中的翼型件內(nèi)部37中的流體路徑，冷卻回路 40可為能夠通過該翼型件內(nèi)部37而延伸的。該方法進(jìn)一步包括將該多個翼型件30固定 到端壁20上，其中，端壁20包括表面21和表面部分25，表面部分25可設(shè)置在相鄰的翼型 件30對的端部之間。通道50或一組通道50通過壓力面34限定。通道50允許冷卻劑可 從例如流體路徑38和/或冷卻回路40輸送出來且朝向表面部分25中的一個輸送。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通道50可與翼型件30 —起加工或鑄造。在采用加工的情 況下，該方法可進(jìn)一步包括標(biāo)識表面部分25中的一個的可相對高度地加熱的區(qū)段，以及將 通道50加工成使得可朝向經(jīng)標(biāo)識的可相對高度地加熱的區(qū)段輸送冷卻劑。這樣，提高冷卻 劑流的冷卻好處就是可行的。雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)量的實施例來對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)容易地 理解，本發(fā)明不限于這種公開的實施例。相反，可修改本發(fā)明以結(jié)合此前未描述但與本發(fā)明 的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變化、更改、替換或等效布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā) 明的各實施例，但要理解的是本發(fā)明的各方面可包括所描述的實施例中的僅一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為受限于前述描述，而是僅由所附的權(quán)利要求書的范圍限制。
權(quán)利要求
一種渦輪機(jī)(10)，包括包括表面(21)的平臺(20)；以及可固定到所述表面(21)上的多個翼型件(30)，所述表面的部分(25)設(shè)置在相鄰翼型件(30)的端部(31)之間，所述翼型件(30)中的各個包括在相應(yīng)的前緣(35)和后緣(36)處會合以限定翼型件內(nèi)部(37)的相對的吸力面(33)和壓力面(34)，所述壓力面(34)形成為限定了通道(50)，可通過所述通道(50)將冷卻劑從所述翼型件內(nèi)部(37)朝向所述表面部分(25)中的一個輸送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，與所述后緣(36)相比，所述通道 (50)更接近所述前緣(35)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述壓力面(34)形成為限定了多 個通道(50)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述多個通道(50)從所述前緣 (35)起沿下游方向排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述通道(50)基本為管狀形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述通道(50)具有不規(guī)則的截面 形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述通道(50)沿周向?qū)⒗鋮s劑引 導(dǎo)遠(yuǎn)離所述壓力面(34)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述冷卻劑由通道橫流夾帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述冷卻劑覆蓋所述表面部分 (25)中的一個的區(qū)段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述冷卻劑包括從可在所述翼型 件(30)內(nèi)延伸的冷卻回路(40)供應(yīng)的冷卻空氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)端壁冷卻布置。提供了一種翼型件(30)，且該翼型件(30)包括相對的吸力面(33)和壓力面(34)，吸力面(33)和壓力面(34)可在相應(yīng)的徑向端部(31)之間延伸，從而在前緣(35)和后緣(36)處會合，以限定翼型件內(nèi)部(37)。壓力面(34)形成為進(jìn)一步限定了通道(50)，可通過通道(50)將冷卻劑從翼型件內(nèi)部(37)中輸送出來。
文檔編號F01D5/18GK101994525SQ201010260539
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者J·J·布特基維奇 申請人:通用電氣公司